Почему 1 кельвин равен 1 цельсию и как они связаны друг с другом — значение и особенности двух шкал температуры

Температура — это одна из основных физических величин, которая характеризует степень нагретости или охлаждения вещества. Для измерения температуры используются различные шкалы, из которых две наиболее распространены — шкала Цельсия и шкала Кельвина. Обе эти шкалы имеют свои достоинства и используются в различных областях науки и промышленности.

Шкала Цельсия была предложена шведским астрономом Андерсом Цельсием в 1742 году. Она основана на разделении между точкой замерзания и точкой кипения воды на 100 градусов. Температура замерзания воды составляет 0 градусов Цельсия, а точка кипения — 100 градусов Цельсия при нормальном атмосферном давлении. Эта шкала удобна для повседневного использования, так как она относительно проста и понятна.

Шкала Кельвина введена в 1848 году в честь лорда Кельвина, известного физика-теоретика. Шкала Кельвина использует абсолютный ноль как нижнюю границу температуры, при которой молекулы вещества прекращают вибрировать. Абсолютный ноль равен -273,15 градусов Цельсия. Таким образом, шкала Кельвина не имеет отрицательных значений, и температура измеряется только в положительных числах. Для перевода температуры из шкалы Цельсия в шкалу Кельвина нужно к значению в градусах Цельсия прибавить 273,15.

Значение шкалы температуры Кельвина

Благодаря этому свойству шкалы Кельвина, она широко используется в научных и технических расчетах, где требуется учет температурного изменения с высокой точностью. Величина температуры в Кельвинах не может быть отрицательной, так как не может быть температуры ниже абсолютного нуля.

Связь между шкалами Кельвина и Цельсия задается следующим уравнением: Т(в Кельвинах) = Т(в градусах Цельсия) + 273,15. Таким образом, 0 градусов Цельсия равняется 273,15 Кельвинам, а 100 градусов Цельсия — 373,15 Кельвинам.

Добавление «кельвин» к значению температуры позволяет легко отличить абсолютную температуру от относительной. Например, говоря о температуре 300 Кельвинов, мы указываем на значение, не зависящее от того, из какой точки отсчета измеряется температура.

Каким образом устанавливается шкала температуры Кельвина

Шкала температуры Кельвина была предложена в 1848 году лордом Кельвином, который был известным физиком и инженером. Он предложил абсолютную шкалу, основанную на термодинамических принципах.

При установлении шкалы температуры Кельвина, лорд Кельвин использовал энергию воздушных молекул. Он провел ряд экспериментов, чтобы определить температуру, при которой молекулы находятся в состоянии полного покоя. Это состояние было названо «абсолютным нулем» и считалось нижней границей шкалы Кельвина.

Для определения значений температуры на шкале Кельвина, лорд Кельвин использовал термодинамическую температуру, которая измеряется в энергетических единицах. На шкале Кельвина, равномерный интервал температур определяется разделением отрезка между абсолютным нулем и точкой тройного состояния воды на 100 равных частей. Таким образом, каждая единица шкалы Кельвина, называемая кельвином (K), соответствует температуре, увеличению энергии которой требуется 100 равных частей.

Шкала Кельвина является абсолютной шкалой температуры, поэтому ноль Кельвина соответствует абсолютному нулю, при котором все молекулы перестают двигаться. Эта шкала широко используется в научных и инженерных расчетах, а также в физике и химии.

Преимущества и недостатки шкалы температуры Кельвина

Преимущества шкалы Кельвина:

Недостатки шкалы Кельвина:

Одним из главных преимуществ шкалы Кельвина является абсолютный ноль. Это означает, что на этой шкале не существует отрицательной температуры. Абсолютный ноль соответствует отсутствию энергии у частиц вещества. Это позволяет более точно измерять и описывать низкие температуры, что важно для многих научных и технических исследований.

Простота расчетов также является преимуществом шкалы Кельвина. Разница между температурами на этой шкале измеряется прямо с помощью числовых значений. Нет необходимости делать конверсии или переводить значения в другие шкалы.

Шкала Кельвина широко используется во всем мире, особенно в научных и технических сферах. Это делает ее удобной для стандартизации измерений и обмена данными между странами.

Однако у шкалы Кельвина есть и недостатки. Отсутствие привычных ориентиров, таких как 0 градусов соответствует замерзанию или 100 градусов — кипению воды, делает ее менее понятной и удобной для повседневного использования. Также ее большая плотность значений на низких температурах может быть неинтуитивной и затруднять понимание.

В целом, шкала температуры Кельвина имеет свои преимущества и недостатки, и их выбор зависит от конкретного назначения и области применения.

Связь шкалы температуры Кельвина и Цельсия

Шкала Цельсия, которая наиболее широко используется в повседневной жизни, была предложена шведским астрономом Андерсом Цельсием в 1742 году. На этой шкале нуль градусов Цельсия соответствует точке замерзания воды, а сто градусов — точке ее кипения при стандартных атмосферных условиях.

Шкала Кельвина, отражающая абсолютную температуру, была предложена шотландским физиком Уильямом Томсоном, более известным как Лорд Кельвин, в 1848 году. На этой шкале нуль градусов Кельвина соответствует абсолютному нулю температуры, который равен -273.15 градусов Цельсия.

Для связи шкалы Кельвина и Цельсия используется следующая формула:

K = °C + 273.15

где K — значение температуры в Кельвинах, °C — значение температуры в Цельсиях.

Таким образом, чтобы перевести температуру из шкалы Кельвина в шкалу Цельсия, нужно от значения в Кельвинах отнять 273.15, а чтобы перевести из шкалы Цельсия в Кельвина, нужно значение в Цельсиях прибавить 273.15.

Связь между этими шкалами имеет большое значение в науке и инженерии, а также в повседневной практике. Например, в физике и химии температура измеряется в Кельвинах, а в метеорологии и климатологии — в Цельсиях. Изучение связи между этими шкалами помогает нам лучше понять тепловые явления и процессы в природе и в технике.

Как производится перевод температуры из шкалы Цельсия в Кельвин

Для перевода температуры из градусов Цельсия в Кельвины необходимо к значению температуры в градусах Цельсия добавить 273.15. Например, чтобы перевести 25 градусов Цельсия в Кельвины, нужно прибавить 273.15:

1. 25 градусов Цельсия + 273.15 = 298.15 Кельвинов

Таким образом, 25 градусов Цельсия эквивалентны 298.15 Кельвинам.

Перевод температуры из шкалы Цельсия в Кельвин используется в научных и инженерных расчетах, а также в международных стандартах температурного измерения. Он позволяет избежать отрицательных значений температуры и работать с абсолютной шкалой.

Физические основы связи шкалы температуры Кельвина и Цельсия

На шкале Цельсия ноль градусов соответствует температуре плавления льда, а сто градусов — температуре кипения воды при нормальных условиях атмосферного давления. Шкала Цельсия основана на делении интервала между этими двумя опорными точками на сто равных частей.

Шкала Кельвина, в свою очередь, основана на абсолютной нулевой температуре, которая соответствует отсутствию тепловой движения молекул вещества. Отсчет на шкале Кельвина начинается с нуля, а единица шкалы (Кельвин) определена как 1/273.16 часть температуры точки тройного состояния воды, когда она находится в равновесии между твердым, жидким и газообразным состояниями при давлении одной стандартной атмосферы.

Связь между шкалой Кельвина и Цельсия выражается простой формулой: температура в Кельвинах равна температуре в градусах Цельсия плюс 273.15. Таким образом, 0 градусов Цельсия соответствует 273.15 Кельвинам, а 100 градусов Цельсия — 373.15 Кельвинам.

Использование шкалы Кельвина позволяет упростить множество физических расчетов и описаний, так как она имеет абсолютный ноль и единицы измерения пропорциональны тепловому движению молекул вещества. Кроме того, шкала Кельвина используется во многих областях науки, включая физику, химию и термодинамику.